Наведено математичну модель турбогвинтовентиляторних двигунів, яка враховує вплив газодинамічної неусталеності і призначена для діагностування авіаційних двигунів на перехідних режимах.

Приведен аналитический обзор вариантов привода маслонасоса флюгерных насосов, применяемых в системах флюгирования лопастей воздушных винтов (винтовентиляторов) турбовинтовых (винтовентиляторных) двигателей отечественной разработки и производства. Рассмотрены однорядные и соосные воздушные винты (винтовентиляторы), устанавливаемые на турбовинтовых (винтовентиляторных) двигателях отечественной разработки и производства. Отмечено, что в настоящее время в системах флюгирования лопастей воздушных винтов (винтовентиляторов) турбовинтовых (винтовентиляторных) двигателей отечественной разработки и производства применяются в качестве привода маслонасоса флюгерного насоса только электродвигатели постоянного тока. Показано влияние привода на характеристики (выходные параметры) флюгерного насоса.

Рассмотрены результаты тензометрирования и вибрографирования ТВВД сверхбольшой степени двухконтурности редукторной схемы с закапотированным биротативным винтовентилятором, полученные при испытаниях двигателя на летающей лаборатории. Оценена роль узла винтовентилятора в генерации общей виброактивности двигателя на различных режимах его работы на земле и в ограниченных условиях полета. Подтверждена представительность штатных замеров вибрации двигателя. Показана приемлемость вибронагруженности элементов переднего винтовентилятора при штатной работе двигателя на земле и в обследованных условиях полета. Даны предварительные оценки влияния косого обдува на вибронагруженность винтовентилятора.

На основі одержаних наукових результатів розроблено методики визначення динамічних характеристик дворядних гвинтовентиляторів та їх використання для синтезу програм керування. Запропоновано структуру взаємодії підсистем керування літака, газогенератора та повітряного гвинта для режиму посадки. Доведено доцільність використання результатів дослідження для їх практичної реалізації під час проектування, випробувань і експлуатації силової установки літака Ан-70 з двигунами Д-27 і дворядним гвинтовентилятором СВ-27, що дозволяє формувати технічні вимоги до тягових характеристик двигунів на етапі технічного завдання, базуючись на потрібних посадочних характеристиках літака; організувати раціональну взаємодію систем літака та силової установки, які використовуються для керування посадкою; синтезувати динамічні характеристики силової установки та на їх основі - програми керування за режиму реверсу; модифікувати програму керування тягою шляхом внесення поправки на поздовжнє перевантаження для поліпшення якості керування.

Предложен метод, в котором определение типа и параметров аэродинамической компенсации органов управления турбовинтовых региональных самолетов неразрывно связано с определением типа и параметров хвостового оперения и органов управления этих самолетов. Метод базируется на закономерностях, установленных путем обобщения экспериментальных данных, которые отражают условия линейного изменения коэффициентов шарнирных моментов органов управления по углам атаки и скольжения и углам отклонения органов управления и их сервоповерхностей, а также на новом методе расчета влияния турбовинтовых двигателей на продольные аэродинамические характеристики самолета, позволяющем учесть различное расположение горизонтального оперения относительно струй воздушных винтов.

Описана методика оценки адекватности динамических моделей системы управления винтовентилятора (ВВ) ТВВД с учетом малых параметров. Приведена методика построения линейной динамической модели системы управления винтовентилятора и алгоритм ее программной реализации. Проанализировано качество системы автоматического управления, построенной на основе полученной модели высокого порядка, путем вычисления корней характеристического уравнения замкнутой системы управления и построения графиков Боде. Проверка адекватности полученной модели осуществляется сравнением переходных характеристик, полученных с помощью нелинейной модели и с помощью линейной динамической модели ВВ.

Розв'язано задачу підвищення ефективності оцінювання технічного стану вузлів газотурбінних двигунів (ГТД) за рахунок використання новітнього методу обробки віброакустичної інформації. Зазначено, що на відміну від звичайних спектральних перетворень вейвлет-аналіз вібраційних сигналів ГТД дозволяє з однаковою точністю апроксимувати як гладкі, так і функції з різкими випадами; є згорткою сигналу з вейвлет-функцією, що зміщується відносно координат. Розглянуто питання про побудову автоматизованої системи вібродіагностування, яка дозволить виявляти дефектні властивості вузлів ГТД: дисбаланс, напівшвидкісний вихор, ударну дію. Проведено поетапний аналіз вібраційних сигналів турбогвинтовентиляторного двигуна в польоті за рівнем віброшвидкості у вузлах передньої та задньої підвісок. Розроблено адаптивний вейвлет-фільтр для обробки сигналів в ЕСК ГТД, на прикладах різних форм сигналів подано алгоритми та структуру вейвлет-аналізу, вейвлет оцінювання з використанням різної порогової обробки (трешолдинг).

Розроблено методику визначення параметрів "співвісний повітряний гвинт - дозвуковий вхідний пристрій" силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном та рекомендацій щодо удосконалення характеристик дозвукового вхідного пристрою ТГвВД, шляхом раціонального профілювання та оптимізації геометричних параметрів елементів проточної частини вхідного пристрою в системі "співвісний повітряний гвинт - дозвуковий вхідний пристрій" із застосуванням сучасних програмних засобів моделювання. Одержані результати базуються на розрахункових методах теорії авіаційних двигунів, теорії робочих процесів його елементів; теорії примежового шару; теорії газової динаміки. Також, у процесі досліджень використовувались методи математичного моделювання, метод кінцевих елементів для розв'язання задач газодинаміки потоку. Наведено результати математичного моделювання 3-мірної течії робочого тіла в дозвуковому вхідному пристрої кільцевого типу силової установки з гвинтовентиляторним двигуном в спеціалізованому обчислювальному комплексі ANSYS CFX. Досліджено вплив форми обичайки та силової стойки вхідного пристрою системи "співвісний повітряний гвинт - дозвуковий вхідний пристрій" на його аеродинамічну ефективність. Результати дослідження представлено у вигляді візуалізації параметрів течії газу, а також значення коефіцієнта відновлення повного тиску вхідного пристрою. Вперше розроблено математичну модель системи "співвісний повітряний гвинт - дозвуковий вхідний пристрій" та методики систематизованого аналізу варіантів профілювання елементів дозвукового вхідного пристрою кільцевого типу силової установки з турбогвинтовентиляторним двигуном з метою удосконалення його аеродинамичних характеристик. Практичну цінність роботи становлять методи й моделі, що запропоновані в роботі та доведені до інженерних методик, що дозволяють вирішувати інженерні та наукові задачі щодо розрахунку параметрів течії та ефективності системи "співвісний повітряний гвинт-дозвуковий вхідний пристрій".

Турбогвинтовентиляторні двигуни мають високу економічність при дозвукових швидкостях польоту, однак одна із актуальних проблем цих двигунів - високий рівень шуму співвісного гвинтовентилятора. Багатьма дослідниками було доведено, що параметри однорядних гвинтів мають суттєвий вплив на акустичну емісію. Показано, що змінюючи форму лопатей, діаметр, частоту обертання, кількість лопатей можна забезпечити зменшення акустичної емісії однорядних гвинтів. Однак для співвісних гвинтовентиляторів ці питання залишаються до кінця не дослідженими. Мета роботи - оцінка впливу кількості лопатей на акустичну емісію співвісного гвинтовентилятора. У роботі проведено дослідження зміни рівня акустичного тиску чотирьох модифікованих гвинтовентиляторів. Потужність гвинтовентиляторів є незмінною. Кількість лопатей першого ряду гвинтовентилятора збільшено від 8 до 10 - 12, другого - від 6 до 8 - 12. Частоту обертання зменшено на 7,17 - 12,5 %, відношення діаметрів другого і першого рядів співвісного гвинтовентилятора зменшено до 0,987 - 0,942. Дослідження виконано за допомогою чисельного експерименту. Для замикання осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав'є-Стокса використовувалась модель турбулентності SST Gamma Theta Transitional. Розрахункова структурована гексаедральна сітка з адаптацією пограничного шару складалась з 20 млн. комірок. Газодинамічний розрахунок течії показав, збільшення кількості лопатей першого ряду з 8 до 12 приводить до зменшення рівня нерівномірності потоку на вході в другий ряд гвинтовентилятора, що позитивно впливає на аеродинамічні джерела утворення шуму. Отримані результати свідчать, що розрахований модифікований варіант співвісного гвинтовентилятора, що має 12 лопатей першого ряду та 12 лопатей другого ряду, частоту обертання 743,76 об/хв., відношення діаметрів другого і першого рядів співвісного гвинтовентилятора 0,942 дозволяє покращити акустичні характеристики гвинтовентилятора в джерелі на 4 дБ відносно базового варіанту, що в свою чергу впливає на шум силової установки і літака. При цьому тягові характеристики гвинтовентилятора залишаються незмінними.

Індекс рубрикатора НБУВ: О551.415

Рубрики:

Турбовентиляторні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вперше розроблено методику врахування акустичних втрат співвісного гвинтовентилятора в енергетичному балансі авіаційної силової установки, що дає можливість оцінити внесок акустичних втрат у загальному енергетичному балансі, а також дає можливість оцінити підвищення паливної економічності під час проведення заходів щодо зниження рівня шуму гвинтовентилятора. Розроблено рекомендації щодо визначення раціонального співвідношення діаметрів другого і першого рядів, співвідношення частот обертання першого і другого рядів, раціональної кількості лопатей першого і другого рядів співвісного гвинтовентилятора з метою зниження акустичної емісії гвинтовентилятора. Розроблено рекомендації щодо підвищення паливної економічності турбогвинтовентиляторного двигуна за рахунок зниження акустичної емісії співвісного гвинтовентилятора.